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可折叠电子设备

文献发布时间:2023-06-19 10:51:07


可折叠电子设备

技术领域

本发明涉及无线通讯天线领域,尤其是涉及一种可折叠电子设备。

背景技术

手机进入智能时代后,直板智能手机作为一种手机形态,在消费者市场上已经存在较长时间。为了给手机/移动终端设备用户带来更舒适、更方便的体验,可折叠智能手机是当下比较热门的话题。各大手机厂商,如三星、中兴、摩托罗拉、华为等已经发布了相关可折叠智能手机,而OPPO/VIVO、小米、苹果等公司也盛传即将发布可折叠智能手机。

可折叠智能手机有两种或者更多工作状态,常用的两种工作状态有:展开状态和折叠状态。展开状态就是目前常见的直板智能手机,折叠状态就是将直板智能手机沿着转轴旋转180度到合盖。对于可折叠智能手机在展开状态的天线设计来说,其和当前的直板智能手机设计相似,可以沿用当前的设计方案。然而,对于在折叠状态的天线设计来说,各个天线之间的相对位置可能改变,在各个天线之间的距离较近时,将会导致天线的隔离度较低、包络相关性系数(Envelope Correlation Coefficient,简称“ECC”)较高,整个天线装置的发送/接收性能可能劣化。因此,对于可折叠智能手机在折叠状态的天线设计来说,其各个天线距离更近,如何设计出高的隔离度、低的包络相关性系数是可折叠智能手机天线设计的难点和痛点。

基于可折叠智能手机天线设计的该难点和痛点,现有技术中的可折叠智能手机的天线设计中,通常在展开状态时可以有两个天线同时工作,而在折叠状态时只有一个天线可以正常工作,从而使得该可折叠智能手机在折叠状态时可以工作的天线的数量相对于展开状态时可以工作的天线的数量减少。

比如,美国专利申请US10079425B2公开了一种用于便携式终端的天线装置,该便携式终端为可折叠智能手机,如图1所示,便携式终端100具有该天线装置,天线装置包括设置在柔性的显示元件上的第一天线元件131和第二天线元件133。显示元件包括能够折叠以彼此面对的第一区域101和第二区域102。第一天线元件131设置在第一区域101的一侧,第二天线元件133设置在第二区域102的一侧。电路板103设置在显示元件的中央部分。第一天线元件131和第二天线元件133中的每一个在显示元件的纵向上延伸,并在背离电路板103的方向上延伸。在显示元件处于折叠状态时,第一天线元件131和第二天线元件133可以至少部分的重叠。在显示元件处于展开状态时,第一天线元件131和第二天线元件133均正常工作。在显示元件处于折叠状态时,开关元件135切断,天线装置配置为仅由第一天线元件131形成的单极天线,即仅第一天线元件131工作,第二天线元件133不工作。

由此,采用该结构天线装置的便携式终端,在展开状态时可以有两个天线同时工作,而在折叠状态时只有一个天线可以正常工作,从而使得该便携式终端在折叠状态时可以工作的天线的数量相对于展开状态时可以工作的天线的数量减少。

发明内容

本申请的目的在于解决现有技术中的可折叠电子设备在折叠状态时可以工作的天线的数量相对于展开状态时可以工作的天线的数量减少的问题。因此,本申请实施例提供了一种可折叠电子设备,克服了现有的可折叠电子设备天线设计的痛点和难点,可以使一对天线:在展开状态时该对天线的两个天线分别独立工作;在折叠状态时,即使在该对天线的两个天线之间相隔较近甚至有部分重叠(不接触)的情况下,该对天线的两个天线之间具有较高的隔离度和较低的包络相关性系数(ECC),依然正常工作,即实现了该对天线的自解耦。

本申请实施例提供了一种可折叠电子设备,包括天线系统,所述天线系统包括:

天线地板,通过转轴分成相互展开或相互折叠的第一天线地板部分和第二天线地板部分;

第一天线,包括第一天线辐射体和第一接地电容,所述第一天线辐射体的至少部分位于所述第一天线地板部分远离所述转轴的一侧边缘外,所述第一天线辐射体包括第一端和第二端,并具有在所述第一端和所述第二端之间的第一天线馈电点以及在所述第一天线馈电点与所述第二端之间的第一连接点,位于所述第一连接点和所述第二端之间的第一天线辐射体部分为第一枝节,所述第一天线馈电点通过第一馈源连接于所述第一天线地板部分,并形成所述第一馈源的接地点,所述第一天线辐射体在所述第一连接点通过所述第一接地电容连接到所述第一天线地板部分,并形成所述第一接地电容的接地点;所述第一天线馈电点和所述第一馈源的接地点位于所述天线地板的中心线的一侧,第一连接点相对所述第一天线馈电点更靠近所述中心线,所述第一接地电容的接地点相对于所述第一馈源的接地点更靠近所述中心线;其中,所述中心线垂直于所述转轴的轴线方向;

第二天线,包括第二天线辐射体和第二接地电容,所述第二天线辐射体的至少部分位于所述第二天线地板部分远离所述转轴的一侧边缘外,所述第二天线辐射体包括第一端和第二端,并具有在所述第一端和所述第二端之间的第二天线馈电点以及在所述第二天线馈电点与所述第二端之间的第二连接点,位于所述第二连接点和所述第二端之间的第二天线辐射体部分为第二枝节,所述第二天线馈电点通过第二馈源连接于所述第二天线地板部分,并形成所述第二馈源的接地点,所述第二天线辐射体在所述第二连接点通过所述第二接地电容连接到所述第二天线地板部分,并形成所述第二接地电容的接地点;所述第二天线馈电点和所述第二馈源的接地点位于所述中心线的与所述一侧相反的另一侧,第二连接点相对所述第二天线馈电点更靠近所述中心线,第二接地电容的接地点相对于所述第二馈源的接地点更靠近所述中心线。

在本申请的可折叠电子设备中,克服了现有的可折叠电子设备天线设计的痛点和难点,通过在第一天线辐射体的适当位置通过第一接地电容连接至第一天线地板部分,且设置第一枝节,同时,在第二天线辐射体的适当位置通过第二接地电容连接至第二天线地板部分,且设置第二枝节,可以使一对天线:在天线地板处于展开状态时,第一天线辐射体和第二天线辐射体可以分别独立工作,在天线地板处于折叠状态时,即使在第一天线辐射体和第二天线辐射体之间相隔较近甚至有部分重叠(但不接触)的情况下,第一天线辐射体和第二天线辐射体之间具有较高的隔离度和较低的包络相关性系数(ECC),提高了天线的辐射效率和分集增益,使得第一天线辐射体和第二天线辐射体依然正常工作,即实现了该对天线的自解耦。

在一些实施例中,所述第一天线辐射体通过所述第一接地电容的电流在所述第一天线地板部分形成朝向第一方向流动的第一地板电流和朝向第二方向流动的第二地板电流,所述第一方向和所述第二方向相反;所述第一枝节上流动的电流在所述第一天线地板部分形成朝向所述第一方向流动的第三地板电流,所述第二地板电流和所述第三地板电流的幅度大致相等;

所述第二天线辐射体通过所述第二接地电容的电流在所述第二天线地板部分形成朝向所述第一方向流动的第四地板电流和朝向所述第二方向流动的第五地板电流,所述第二枝节上流动的电流在所述第二天线地板部分形成朝向所述第二方向流动的第六地板电流,所述第四地板电流和所述第六地板电流的幅度大致相等。

在本方案中,第二地板电流和第三地板电流的幅度大致相等,方向相反,这样使得在第一天线地板部分上很少的地板电流会朝向第二方向流动,同时,第四地板电流和第六地板电流的幅度大致相等,方向相反,这样使得在第二天线地板部分上很少的地板电流会朝向第一方向流动,从而可以使折叠状态下第一天线辐射体和第二天线辐射体之间具有较高的隔离度和和较低的包络相关性系数(ECC)。

在一些实施例中,所述第一连接点、所述第一天线馈电点、所述第一接地电容的接地点和所述第一馈源的接地点位于一虚拟线的一侧,所述第二连接点、所述第二天线馈电点、所述第二接地电容的接地点和所述第二馈源的接地点位于所述虚拟线的另一侧;其中,所述虚拟线为所述中心线或与所述中心线平行。

在本方案中,采用上述结构,这样能够减小在折叠状态下第一天线辐射体在第一天线地板部分上形成的地板电流与第二天线辐射体在第二天线地板部分上形成的地板电流重叠的电流强度,从而避免使用时第一天线辐射体和第二天线辐射体之间的隔离度和包络相关性系数恶化变差。

在一些可能的实施例中,当所述第一天线地板部分和所述第二天线地板部分相互折叠时,所述第一连接点距离所述第一天线馈电点的距离小于所述第二连接点距离所述第一天线馈电点的距离,并且所述第一接地电容的接地点距离所述第一馈源的接地点的距离小于所述第二接地电容的接地点距离所述第一馈源的接地点的距离。所述第二连接点距离所述第二天线馈电点的距离小于所述第一连接点距离所述第二天线馈电点的距离,并且所述第二接地电容的接地点距离所述第二馈源的接地点的距离小于所述第一接地电容的接地点距离第二馈源的接地点的距离。

在一些实施例中,所述第一天线辐射体还具有在所述第一天线馈电点与所述第一连接点之间的第一预设点,所述第一预设点与所述第一连接点之间的距离小于或等于10mm;所述第二天线辐射体还具有在所述第二天线馈电点与所述第二连接点之间的第二预设点,所述第二预设点与所述第二连接点之间的距离小于或等于10mm;

当所述第一天线地板部分和所述第二天线地板部分相互折叠时,在与所述转轴的轴线方向平行的方向上,所述第一天线辐射体的所述第二端延伸至不超过所述第二预设点的位置,所述第二天线辐射体的所述第二端延伸至不超过所述第一预设点的位置。

在本方案中,采用上述结构,这样能够进一步减小在折叠状态下第一天线辐射体在第一天线地板部分上形成的地板电流与第二天线辐射体在第二天线地板部分上形成的地板电流重叠的电流强度,从而避免使用时第一天线辐射体和第二天线辐射体之间的隔离度和包络相关性系数恶化变差。

在一些可能的实施例中,所述第一预设点与所述第一连接点之间的距离小于或等于2mm;所述第二预设点与所述第二连接点之间的距离小于或等于2mm。

在一些可能的实施例中,当所述第一天线地板部分和所述第二天线地板部分相互折叠时,在与所述转轴的轴线方向平行的方向上,位于所述第一预设点和所述第一天线辐射体的所述第二端之间的第一天线辐射体部分与位于所述第二预设点和所述第二天线辐射体的所述第二端之间的第二天线辐射体部分重叠或分离隔开,且位于所述第一预设点和所述第一天线辐射体的所述第一端之间的第一天线辐射体部分与位于所述第二预设点和所述第二天线辐射体的所述第一端之间的第二天线辐射体部分分离隔开。

在一些实施例中,所述第一天线辐射体的工作频段和所述第二天线辐射体的工作频段相同或部分重叠。

在一些实施例中,所述第一天线辐射体的工作频段为700-960MHz,所述第二天线辐射体的工作频段为700-960MHz;所述第一枝节的长度为10-30mm,第二枝节的长度为10-30mm;所述第一接地电容的电容值为1-5pF,所述第二接地电容的电容值为1-5pF。

在一些实施例中,所述第一天线辐射体沿所述第一天线地板部分的该侧边缘呈一直线状延伸;所述第二天线辐射体沿所述第二天线地板部分的该侧边缘呈一直线状延伸。

在一些实施例中,所述第一天线辐射体还位于所述第一天线地板部分远离所述转轴的一对角附近,并沿所述第一天线地板部分的该对角的角边缘呈一弯折状延伸,且所述第一天线辐射体具有沿所述第一天线地板部分的该侧边缘延伸的第一直线段,所述第一直线段包括所述第一枝节;

所述第二天线辐射体还位于所述第二天线地板部分远离所述转轴的一对角附近,并沿所述第二天线地板部分的该对角的角边缘呈一弯折状延伸,且所述第二天线辐射体具有沿所述第二天线地板部分的该侧边缘延伸的第一直线段,所述第二天线辐射体的所述第一直线段包括所述第二枝节;

当所述第一天线地板部分和所述第二天线地板部分相互展开时,所述第一天线地板部分的该对角与所述第二天线地板部分的该对角相对设置。

在一些实施例中,所述第一天线辐射体还包括第二直线段,所述第二直线段垂直连接于所述第一天线辐射体的所述第一直线段远离所述第一枝节的一端;

所述第二天线辐射体还包括第二直线段,所述第二天线辐射体的所述第二直线段垂直连接于所述第二天线辐射体的所述第一直线段远离所述第二枝节的一端。

在一些实施例中,所述第一接地电容和第二接地电容均为可调电容器,通过调节所述第一接地电容和所述第二接地电容的电容值,调节第一天线辐射体和第二天线辐射体的隔离度和包络相关系数。这样可以通过分别调节第一接地电容和第二接地电容的电容值,使其分别与第一枝节、第二枝节的长度相匹配,使得第一天线辐射体和第二天线辐射体之间的隔离度更高以及包络性相关系数更低。

在一些实施例中,所述第一天线还包括第一开关,所述第一开关连接于所述第一天线辐射体与所述第一天线地板部分之间,通过所述第一开关的切换使得所述第一天线辐射体工作在不同的子频段;所述第二天线还包括第二开关,所述第二开关连接于所述第二天线辐射体与所述第二天线地板部分之间,通过所述第二开关的切换使得所述第二天线辐射体工作在不同的子频段。

通过第一开关和第二开关的切换,可根据实际使用的需要,将第一天线辐射体和第二天线辐射体的工作频段切换成不同的子频段。当天线工作在不同的频段时,为了实现最佳的隔离度和包络相关性系数(ECC),第一接地电容和第二接地电容也工作在相应的电容值。也就是说,可以通过开关切换在不同频段工作,从而实现折叠状态下各个频段均具有类似展开状态的性能。

在一些实施例中,所述第一开关和所述第二开关均采用单刀多掷开关,使得所述第一开关对应所述第一天线辐射体工作的多个子频段,以及所述第二开关对应所述第二天线辐射体工作的多个子频段。

在一些实施例中,所述第一天线辐射体工作的所述多个子频段和所述第二天线辐射体工作的所述多个子频段均包括第一子频段、第二子频段、第三子频段和第四子频段;

第一子频段的频率范围为704-788MHz;第二子频段的频率范围为791-860MHz;第三子频段的频率范围为824-894MHz;第四子频段的频率范围为880-960MHz。

在一些实施例中,位于所述第一天线馈电点与所述第一天线辐射体的所述第一端之间的第一天线辐射体部分为第一延伸段,所述第一开关连接于所述第一延伸段与所述第一天线地板部分之间;位于所述第二天线馈电点与所述第二天线辐射体的所述第一端之间的第二天线辐射体部分为第二延伸段,所述第二开关连接于所述第二延伸段与所述第二天线地板部分之间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的具有天线装置的便携式终端的结构示意图,其中,左侧的图为展开状态的便携式终端的结构示意图,右侧的图为折叠状态的便携式终端的结构示意图;

图2a为本申请实施例的可折叠电子设备的天线系统的一实施方式的结构示意图,其中,该天线地板处于展开状态;

图2b为本申请实施例的可折叠电子设备的天线系统的一实施方式的结构示意图,其中,该天线地板处于折叠状态;

图3a为本申请实施例的可折叠电子设备的天线系统在天线地板处于展开状态和折叠状态两种状态时测量的第一天线辐射体和第二天线辐射体在工作频段范围内的S参数性能仿真曲线图,该第一天线辐射体和第二天线辐射体的工作频段的频率范围为824-894MHz;

图3b为本申请实施例的可折叠电子设备的天线系统在天线地板处于展开状态和折叠状态两种状态时测量的第一天线辐射体和第二天线辐射体在工作频段范围内的ECC(包络相关性系数)参数性能仿真曲线图,该第一天线辐射体和第二天线辐射体的工作频段的频率范围为824-894MHz;

图4a为第一种参考设计的天线系统的结构示意图,其中,在本申请的天线系统的基础上去掉第一枝节和第二枝节;

图4b为第二种参考设计的天线系统的结构示意图,其中,在本申请的天线系统的基础上去掉第一接地电容和第二接地电容,使得第一天线辐射体和第二天线辐射体通过连筋直接连接天线地板;

图4c为第三种参考设计的天线系统的结构示意图,其中,在本申请的天线系统的基础上去掉第一枝节和第二枝节,且去掉第一接地电容和第二接地电容,使得第一天线辐射体和第二天线辐射体通过连筋直接连接天线地板;

图5a为本申请以及三种参考设计的天线系统在天线地板处于折叠状态时测量的第一天线辐射体和第二天线辐射体在工作频段范围内的S参数性能仿真曲线图,本申请以及三种参考设计的天线系统的该第一天线辐射体和第二天线辐射体的工作频段的频率范围为824-894MHz;

图5b为本申请以及三种参考设计的天线系统在天线地板处于折叠状态时测量的第一天线辐射体和第二天线辐射体在工作频段范围内的ECC(包络相关性系数)参数性能仿真曲线图,本申请以及三种参考设计的天线系统的该第一天线辐射体和第二天线辐射体的工作频段的频率范围为824-894MHz;

图6a为本申请实施例的可折叠电子设备的天线系统的一实施方式的部分结构示意图,其中,仅保留第一天线,且该天线地板处于展开状态;

图6b为第一种参考设计的天线系统的部分结构示意图,其中,仅保留第一天线,且该天线地板处于展开状态;

图6c为第二种参考设计的天线系统的部分结构示意图,其中,仅保留第一天线,且该天线地板处于展开状态;

图7a-图7c分别为图6a-图6c中的本申请、第一种参考设计和第二种参考设计的天线系统的第一天线辐射体在相同工作频率下的天线地板上的电流分布示意图;

图8为图6a中的天线系统的第一天线辐射体在天线地板上的等效电流分布示意图;

图9为本申请实施例的可折叠电子设备的天线系统的另一实施方式的结构示意图,其中,天线地板处于展开状态;

图10a为本申请实施例的可折叠电子设备的天线系统在天线地板处于折叠状态时测量的第一天线辐射体和第二天线辐射体在工作的三个子频段的S参数性能仿真曲线图;

图10b为本申请实施例的可折叠电子设备的天线系统在天线地板处于折叠状态时测量的第一天线辐射体和第二天线辐射体在工作的三个子频段的ECC参数性能仿真曲线图。

附图标记说明:

100:便携式终端;

101:第一区域

102:第二区域

103:电路板

131:第一天线元件

133:第二天线元件

135:开关元件

100:天线系统;

200:天线地板;210:第一天线地板部分;212:上侧边缘;214:对角;220:第二天线地板部分;222:下侧边缘;224:对角;230:转轴;

300:第一天线;

400:第一天线辐射体;402:第一天线馈电点;404:第一连接点;406:第一枝节;408:第一直线段;410:第二直线段;412:第一端;414:第二端;416:第一预设点;

420:第一接地电容;422:第一接地电容的接地点;

440:第一馈源;442:第一馈源的接地点;

500:第二天线;

600:第二天线辐射体;602:第二天线馈电点;604:第二连接点;606:第二枝节;608:第一直线段;610:第二直线段;612:第一端;614:第二端;616:第二预设点;

620:第二接地电容;622:第二接地电容的接地点;

640:第二馈源;642:第二馈源的接地点;

700:第一开关;720:第一电容;740:第一电感;

800:第二开关;820:第二电容;840:第二电感;

O1:中心线;

O2:轴线方向;

d1:第一直线段的长度;

d11:第一直线段除第一枝节外的其它部分的长度;

d12:第一枝节的长度;

d13:第一直线段远离第一枝节的一端与第一天线地板部分的左侧边缘之间的距离;

d14:第一连接点距离中心线的距离;

d15:第一枝节的一端距离中心线的距离;

d2:第二直线段的长度;

d21:第二直线段连接第一直线段的一端至第一天线馈电点的距离;

d22:第一天线馈电点至第二直线段远离第一直线段的一端的距离;

d23:第一连接点距离第一接地电容的接地点的距离;

d3:第一天线地板部分的长度;

d4:第一天线地板部分的宽度。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。虽然本申请的描述将结合较佳实施例一起介绍,但这并不代表此申请的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作申请介绍的目的是为了覆盖基于本申请的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本申请的深度了解,以下描述中将包含许多具体的细节。本申请也可以不使用这些细节实施。此外,为了避免混乱或模糊本申请的重点,有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意的是,在本说明书中,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

本申请提供了一种可折叠电子设备,该可折叠电子设备包括天线系统。在本实施方式中,该可折叠电子设备以可折叠智能手机进行举例说明。当然,本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,该可折叠电子设备也可以为可折叠平板电脑或可折叠智能手表等其它可折叠电子设备,在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。

请参见图2a-图2b,图2a示出了本申请实施例的可折叠电子设备的天线系统100的一实施方式的示意性结构,其中,天线地板200处于展开状态,此时,天线地板200的第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互展开。图2b示出了本申请一实施例的天线系统100的示意性结构,其中,天线地板200处于折叠状态,此时,天线地板200的第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互折叠。该天线系统100应用于可折叠电子设备。该可折叠电子设备可以为可折叠智能手机、可折叠平板电脑或可折叠智能手表等等。

如图2a-图2b所示,天线系统100包括天线地板200、第一天线300和第二天线500。天线地板200通过转轴230分成相互展开或相互折叠的第一天线地板部分210和第二天线地板部分220。第一天线300对应第一天线地板部分210设置,第二天线500对应第二天线地板部分220设置。

如图2a所示,当天线地板200处于展开状态,即第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互展开时,第一天线地板部分210和第二天线地板部分220位于同一平面上,且第一天线300位于第一天线地板部分210远离转轴230的一侧边缘(即图2a中的上侧边缘212)外,第二天线500位于第二天线地板部分220远离转轴230的一侧边缘(即图2a中的下侧边缘222)外。也就是说,在天线地板200处于展开状态时,第一天线300和第二天线500分别位于天线地板200背离转轴230的相对的两侧边缘(即图2a中天线地板200的上侧边缘212和下侧边缘222,且上侧边缘212位于第一天线地板部分210,下侧边缘222位于第二天线地板部分220)的外侧,即第一天线300位于第一天线地板部分210的顶部,第二天线500位于第二天线地板部分220的底部。

如图2b所示,当天线地板200处于折叠状态,即第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互折叠时,第一天线地板部分210和第二天线地板部分220之间相对设置,第一天线地板部分210的上侧边缘212和第二天线地板部分220的下侧边缘222在垂直于天线地板200的方向上相对设置。此时,第一天线300和第二天线500位于天线地板200背离转轴230的同一侧外,且第一天线300和第二天线500之间的距离相隔较近,但第一天线300和第二天线500并不接触。

具体地,如图2a所示,天线地板200的中心线O1垂直于转轴230的轴线方向O2。通过中心线O1,将第一天线地板部分210和第二天线地板部分220分别分成左右对称并相同(包括结构和尺寸均相同)的两部分。

进一步地,通过转轴230将天线地板200分成的第一天线地板部分210和第二天线地板部分220关于转轴230对称,且第一天线地板部分210和第二天线地板部分220的结构和尺寸均相同。需要说明的是,本领域技术人员可以理解,第一天线地板部分210和第二天线地板部分220的结构可以不同,尺寸也可以不同,可以根据实际的需要进行设置,在此并不对本申请的保护范围产生限定作用。

在本实施方式中,该天线地板200为方形的板状结构。需要说明的是,本领域技术人员可以理解,该天线地板200也可以为其它合适形状的结构。

在本实施方式中,该天线地板200可以由可折叠电子设备(即可折叠智能手机)的中框的底板来形成。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,天线地板200也可以其它金属部分构成,比如,印制电路板。

如图2a所示,第一天线300包括第一天线辐射体400和第一接地电容420。第一天线辐射体400的一部分位于第一天线地板部分210远离转轴230的一侧边缘(即图2a中的上侧边缘212)外。也就是说,第一天线辐射体400的一部分位于第一天线地板部分210背离转轴230的上侧边缘212外侧,且上侧边缘212的延伸方向与转轴230的轴线方向O2平行。其中,从图2a可知,第一天线地板部分210的其它侧边缘(包括左、右侧边缘以及下侧边缘)均邻近转轴230。

第一天线辐射体400包括第一端412和第二端414,并具有在第一端412和第二端414之间的第一天线馈电点402以及在第一天线馈电点402与第二端414之间的第一连接点404。位于第一连接点404和第二端414之间的第一天线辐射体部分为第一枝节406。

第一天线馈电点402通过第一馈源440连接于第一天线地板部分210,并形成第一馈源的接地点442。第一天线辐射体400在第一连接点404通过第一接地电容420连接到第一天线地板部分210,并形成第一接地电容的接地点422。第一天线馈电点402和第一馈源的接地点442位于天线地板200的中心线O1的一侧。第一连接点404相对第一天线馈电点402更靠近中心线O1,第一接地电容的接地点422相对于第一馈源的接地点442更靠近中心线O1。

具体地,第一接地电容420的两端分别连接于第一天线辐射体400和第一天线地板部分210。第一天线辐射体400能够将金属体内交变电流转变成空间的电磁波或将空间的电磁波转变成金属体中的交变电流信号,从而发射或接收电磁波信号。

第一天线馈电点402和第一馈源的接地点442位于天线地板200的中心线O1的一侧。如图2a所示,在本实施方式中,第一天线馈电点402和第一馈源的接地点442位于中心线O1的左侧。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一天线馈电点402和第一馈源的接地点442也可以位于中心线O1的右侧。

进一步地,第一天线辐射体400接入第一接地电容420的第一连接点404相对第一天线馈电点402更靠近中心线O1。也就是说,第一连接点404距离中心线O1的距离小于第一天线馈电点402距离中心线O1的距离。在本实施方式中,第一连接点404位于中心线O1的左侧。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一连接点404也可以位于中心线O1的右侧。

第一接地电容420连接第一天线地板部分210形成的第一接地电容的接地点422相对于第一馈源的接地点442更靠近中心线O1。也就是说,第一接地电容的接地点422距离中心线O1的距离小于第一馈源的接地点442距离中心线O1的距离。在本实施方式中,第一接地电容的接地点422位于中心线O1的左侧。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一接地电容的接地点422也可以位于中心线O1的右侧。

更进一步地,位于第一连接点404与第一天线辐射体400的第二端414(即图2a中的右端)之间的第一天线辐射体部分为第一枝节406,其中,第一天线辐射体400的第二端414和第一天线馈电点402在第一天线辐射体400上分别位于第一连接点404相反的两侧。在本实施方式中,第一枝节406远离第一连接点404的一端(即图2a中的第一枝节406的右端,即第二端414)延伸至转轴230的右侧。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一枝节406远离第一连接点404的一端(即图2a中的右端,即第二端414)也可以仅延伸至转轴230的左侧。

如图2a所示,第二天线500包括第二天线辐射体600和第二接地电容620。第二天线辐射体600的一部分位于第二天线地板部分220远离转轴230的一侧边缘(即图2a中的下侧边缘222)外。也就是说,第二天线辐射体600的一部分位于第二天线地板部分220背离转轴230的下侧边缘222外侧,且下侧边缘222的延伸方向与转轴230的轴线方向O2平行。其中,从图2a可知,第二天线地板部分220的其它侧边缘(包括左、右侧边缘以及上侧边缘)均邻接转轴230。

第二天线辐射体600包括第一端612和第二端614,并具有在第一端612和第二端614之间的第二天线馈电点602以及在第二天线馈电点602与第二端614之间的第二连接点604。位于第二连接点604和第二端614之间的第二天线辐射体部分为第二枝节606。

第二天线馈电点602通过第二馈源640连接于第二天线地板部分220,并形成第二馈源的接地点642。第二天线辐射体600在第二连接点604通过第二接地电容620连接到第二天线地板部分220,并形成第二接地电容的接地点622。第二天线馈电点602和第二馈源的接地点642位于中心线O1的与一侧相反的另一侧。第二连接点604相对第二天线馈电点602更靠近中心线O1,第二接地电容的接地点622相对于第二馈源的接地点642更靠近中心线O1。

具体地,第二接地电容620的两端分别连接于第二天线辐射体600和第二天线地板部分220。第二天线辐射体600能够将金属体内交变电流转变成空间的电磁波或将空间的电磁波转变成金属体中的交变电流信号,从而发射或接收电磁波信号。

第二天线馈电点602和第二馈源的接地点642位于中心线O1的与一侧相反的另一侧。如图2a所示,在本实施方式中,第二天线馈电点602和第二馈源的接地点642位于中心线O1的右侧。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第二天线馈电点602和第二馈源的接地点642也可以位于中心线O1的左侧,此时,第一天线馈电点402和第一馈源的接地点442位于中心线O1的右侧。

第二天线辐射体600接入第二接地电容620的第二连接点604相对第二天线馈电点602更靠近中心线O1。也就是说,第二连接点604距离中心线O1的距离小于第二天线馈电点602距离中心线O1的距离。在本实施方式中,第二连接点604位于中心线O1的右侧。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第二连接点604也可以位于中心线O1的左侧。

第二接地电容620连接第二天线地板部分220形成的第二接地电容的接地点622相对于第二馈源的接地点642更靠近中心线O1。也就是说,第二接地电容的接地点622距离中心线O1的距离小于第二馈源的接地点642距离中心线O1的距离。在本实施方式中,第二接地电容的接地点622位于中心线O1的右侧。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第二接地电容的接地点622也可以位于中心线O1的左侧。

位于第二连接点604与第二天线辐射体600的一端之间的第二天线辐射体600部分为第二枝节606,其中,第二天线辐射体600的一端和第二天线馈电点602在第二天线辐射体600上分别位于第二连接点604相反的两侧。在本实施方式中,第二枝节606远离第一连接点404的一端(即图2a中的第二枝节606的左端,即第二端614)延伸至转轴230的右侧。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一枝节406远离第一连接点404的一端(即图2a中的左端,即第二端614)也可以仅延伸至转轴230的左侧。

第一连接点404、第一天线馈电点402、第一接地电容的接地点422和第一馈源的接地点442位于一虚拟线的一侧,第二连接点604、第二天线馈电点602、第二接地电容的接地点622和第二馈源的接地点642位于虚拟线的另一侧;其中,虚拟线为中心线O1或与中心线O1平行。这样能够减小在折叠状态下第一天线辐射体400在第一天线地板部分210上形成的地板电流与第二天线辐射体600在第二天线地板部分220上形成的地板电流重叠的电流强度,从而避免使用时第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度和包络相关性系数恶化变差。

如图2b所示,当天线地板200处于折叠状态,即第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互折叠时,第一连接点404距离第一天线馈电点402的距离小于第二连接点604距离第一天线馈电点402的距离,并且第一接地电容的接地点422距离第一馈源的接地点442的距离小于第二接地电容的接地点622距离第一馈源的接地点442的距离。同时,第二连接点604距离第二天线馈电点602的距离小于第一连接点404距离第二天线馈电点602的距离,并且第二接地电容的接地点622距离第二馈源的接地点642的距离小于第一接地电容的接地点422距离第二馈源的接地点642的距离。

也就是说,当天线地板200处于折叠状态,即第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互折叠时,在与转轴230的轴线方向O2平行的方向上,第二连接点604与第一天线馈电点402分别位于第一连接点404的两侧,且第二接地电容的接地点622与第一馈源的接地点442分别位于第一接地电容的接地点422的两侧。同时,在与转轴230的轴线方向O2平行的方向上,第一连接点404与第二天线馈电点602分别位于第二连接点604的两侧,且第一接地电容的接地点422与第二馈源的接地点642分别位于第二接地电容的接地点622的两侧。即当天线地板200处于折叠状态时,在与转轴230的轴线方向O2平行的方向上,第一接地电容420与第二接地电容620间隔设置,并不能交叉。

进一步地,第一天线辐射体400还具有在第一天线馈电点402与第一连接点404之间的第一预设点416,第一预设点416与第一连接点404之间的距离小于或等于10mm。第二天线辐射体600还具有在第二天线馈电点602与第二连接点604之间的第二预设点616,第二预设点616与第二连接点604之间的距离小于或等于10mm。当第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互折叠时,在与转轴230的轴线方向O2平行的方向上,第一天线辐射体400的第二端414延伸至不超过第二预设点616的位置,第二天线辐射体600的第二端614延伸至不超过第一预设点416的位置。

采用上述结构,能够减小在折叠状态下第一天线辐射体400在第一天线地板部分210上形成的地板电流与第二天线辐射体600在第二天线地板部分220上形成的地板电流重叠的电流强度,从而避免使用时第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度和包络相关性系数恶化变差。

进一步地,第一预设点416与第一连接点404之间的距离小于或等于2mm。第二预设点616与第二连接点604之间的距离小于或等于2mm。这样能够进一步避免使用时第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度和包络相关性系数恶化变差。

也就是说,当第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互折叠时,在与转轴230的轴线方向O2平行的方向上,位于第一预设点416和第一天线辐射体400的第二端414之间的第一天线辐射体部分与位于第二预设点616和第二天线辐射体600的第二端614之间的第二天线辐射体部分重叠或分离隔开,且位于第一预设点416和第一天线辐射体400的第一端412之间的第一天线辐射体部分与位于第二预设点616和第二天线辐射体600的第一端612之间的第二天线辐射体部分分离隔开。

在本实施方式中,第一天线辐射体400的工作频段的频率范围为700-960MHz,第二天线辐射体600的工作频段的频率范围为700-960MHz,即第一天线辐射体400的工作频段和第二天线辐射体600的工作频段为低频。第一枝节406的长度为10-30mm,第二枝节606的长度为10-30mm。第一接地电容420的电容值为1-5pF,第二接地电容的电容值为1-5pF。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一天线辐射体400的工作频段和第二天线辐射体600的工作频段也可以为中高频。

进一步地,在本实施方式中,第一天线辐射体400的工作频段和第二天线辐射体600的工作频段相同。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一天线辐射体400的工作频段和第二天线辐射体600的工作频段也可以部分重叠。

在本实施方式中,第一接地电容420和第二接地电容620可以是分布式电容也可以是集总电容。

在本实施方式中,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600由可折叠电子设备的中框的外边框形成。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600也可以由图案化的金属箔或其它金属结构来形成。

图2a-图2b所示,第一天线辐射体400还位于第一天线地板部分210远离转轴230的一对角214附近,并沿第一天线地板部分210的该对角214的角边缘呈一弯折状延伸。且第一天线辐射体400具有第一直线段408和第二直线段410。第一直线段408沿第一天线地板部分210背离转轴230的该侧边缘延伸。第一直线段408包括第一枝节406。第二直线段410垂直连接于第一天线辐射体400的第一直线段408远离第一枝节406的一端。

第二天线辐射体600还位于第二天线地板部分220远离转轴230的一对角224附近,并沿第二天线地板部分220的该对角224的角边缘呈一弯折状延伸。且第二天线辐射体600也具有第一直线段608和第二直线段610。第二天线辐射体600的第一直线段608沿第二天线地板部分220背离转轴230的该侧边缘延伸。第二天线辐射体600的第一直线段608包括第二枝节606。第二天线辐射体600的第二直线段610垂直连接于第二天线辐射体600的第一直线段608远离第二枝节606的一端。

当第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互展开时,第一天线地板部分210远离转轴230的该对角214与第二天线地板部分220远离转轴230的该对角224相对设置。

本领域技术人员可以理解的是,在可替代的实施方式中,第一天线辐射体400也可以沿第一天线地板部分210的该侧边缘呈一直线状延伸,第二天线辐射体600也可以沿第二天线地板部分220的该侧边缘呈一直线状延伸。

在本申请的天线系统100中,克服了现有的可折叠电子设备天线设计的痛点和难点,可以使一对天线:在天线地板200处于展开状态时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600可以分别独立工作,在天线地板200处于折叠状态时,即使在第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间相隔较近甚至有部分重叠(但不接触)的情况下,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间具有较高的隔离度和较低的包络相关性系数(ECC),提高了天线的辐射效率和分集增益,使得第一天线辐射体400和第二天线辐射体600依然正常工作,即实现了该对天线的自解耦。

如图2a所示,在本实施方式中,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600相对于天线地板200的中心对称设置。本领域技术人员可以理解的是,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600也可以不对称设置。

以下结合图3a-图8对天线系统100的性能做具体地说明。

请参见图3a和图3b,图3a为本申请一实施例的天线系统100在天线地板200处于展开状态和折叠状态两种状态(即对应图2a和图2b两种状态的天线系统100)时测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600在工作频段范围内的S参数性能仿真曲线图,该第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段的频率范围为824-894MHz。图3b为本申请一实施例的天线系统100在天线地板200处于展开状态和折叠状态两种状态(即对应图2a和图2b两种状态的天线系统100)时测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600在工作频段范围内的ECC(包络相关性系数)参数性能仿真曲线图,该第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段的频率范围为824-894MHz。

其中,在图3a中,横坐标表示频率,单位为GHz,纵坐标表示S11和S12的幅度值,单位为dB。S11、S12分别属于S参数中的一种。S11表示输入反射系数,也就是输入回波损耗,此参数表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的发射效率好不好,值越大,表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600本身反射回来的能量越大,这样天线的效率就越差。S12为反向传输系数,也就是隔离度,S12的幅度值越大,隔离度越高,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的辐射效率越高。

图3a中的“S1,1-折叠”表示天线地板200在折叠状态时所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的输入回波损耗(即S11);“S1,1-展开”表示天线地板200在展开状态时所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的输入回波损耗(即S11);“S1,2-折叠”表示天线地板200在折叠状态时所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度(即S12);“S1,2-展开”表示天线地板200在展开状态时所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度(即S12)。

在图3b中,横坐标表示频率,单位为GHz,纵坐标表示ECC(包络相关性系数)的幅度值。包络相关性系数越小,表示天线的分集增益越高,信噪比和通信质量越高。“ECC-展开”表示图2a中天线系统100的天线地板200处于展开状态时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的包络相关性系数。“ECC-折叠”表示图2b中天线系统100的天线地板200处于折叠状态时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的包络相关性系数。

图3a和图3b所示的曲线图是通过三维电磁场仿真软件CST测试图2a和图2b所示的天线系统100的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的S参数和ECC获取的。

获取图3a和图3b所示的曲线图的仿真条件如下表1所示:

表1

其中,因第二天线500和第一天线300对称设置,且第一天线300的第一枝节406和第二天线500的第二枝节606重叠,在上表1中仅示出第一天线300的相关参数值。

从图3a可知,无论天线地板200处于展开状态还是处于折叠状态,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度(即S12)在工作频段的频率范围824-894MHz(即0.824-0.894GHz)内的最小值依然在15dB左右,从而当天线地板200处于折叠状态时没有使第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度严重恶化,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600仍然可以正常工作。其中,当天线地板200处于折叠状态时在1GHz附近的谐振来自合盖腔体杂波。

从图3b可知,当天线地板200处于展开状态时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的包络相关性系数(即ECC)在工作频段的频率范围824-894MHz(即0.824-0.894GHz)内可达0.1以下,当天线地板200处于折叠状态时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的包络相关性系数(即ECC)在工作频段的频率范围824-894MHz(即0.824-0.894GHz)依然可以在0.2以下,没有严重恶化,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600仍然可以正常工作。

需要说明的是,本领域技术人员可以理解,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度在工作频段的频率范围内大于10dB,且第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的包络相关性系数(即ECC)在工作频段的频率范围内低于0.5时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600便能正常工作。

为了说明本申请所保护的技术方案的作用,图4a-图4c给出了天线系统100的三种参考设计的结构示意图。

图4a为第一种参考设计的天线系统100的结构示意图,其中,在本申请的天线系统100(参见图2a)的基础上去掉第一枝节406(参见图2a)和第二枝节606(参见图2a)。也就是说,在第一种参考设计中,第一天线300的第一天线辐射体400的第一连接点404通过第一接地电容420连接至天线地板200的第一天线地板部分210,但第一天线辐射体400并不具有自第一连接点404延伸的第一枝节406(参见图2a)。第二天线500的第二天线辐射体600的第二连接点604通过第二接地电容620连接至天线地板200的第二天线地板部分220,但第二天线辐射体600并不具有自第二连接点604延伸的第二枝节606(参见图2a)。

图4b为第二种参考设计的天线系统100的结构示意图,其中,在本申请的天线系统100(参见图2a)的基础上去掉第一接地电容420(参见图2a)和第二接地电容620(参见图2a),使得第一天线辐射体400和第二天线辐射体600通过连筋直接连接天线地板200。也就是说,在第二种参考设计中,第一天线300的第一天线辐射体400具有第一枝节406,但第一天线辐射体400通过连筋直接连接至天线地板200的第一天线地板部分210。第二天线500的第二天线辐射体600具有第二枝节606,但第二天线辐射体600通过连筋直接连接至天线地板200的第二天线地板部分220。

图4c为第三种参考设计的天线系统100的结构示意图,其中,在本申请的天线系统100(参见图2a)的基础上去掉第一枝节406(参见图2a)和第二枝节606(参见图2a),且去掉第一接地电容420(参见图2a)和第二接地电容620(参见图2a),使得第一天线辐射体400和第二天线辐射体600通过连筋直接连接天线地板200。也就是说,在第三种参考设计中,第一天线300的第一天线辐射体400不具有第一枝节406(参见图2a),第一天线辐射体400通过连筋直接连接至天线地板200的第一天线地板部分210。第二天线的第二天线辐射体600不具有第二枝节606(参见图2a),第二天线辐射体600通过连筋直接连接至天线地板200的第二天线地板部分220。

请参见图5a-图5b,图5a为本申请(即对应图2a和图2b的天线系统100)以及三种参考设计(即分别对应图4a、图4b和图4c所示的天线系统100)的天线系统100在天线地板200处于折叠状态时测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600在工作频段范围内的S参数性能仿真曲线图,本申请以及三种参考设计的天线系统100的该第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段的频率范围为824-894MHz。

图5b为本申请(即对应图2a和图2b的天线系统100)以及三种参考设计(即分别对应图4a、图4b和图4c所示的天线系统100)的天线系统100在天线地板200处于折叠状态时测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600在工作频段范围内的ECC(包络相关性系数)参数性能仿真曲线图,本申请以及三种参考设计的天线系统100的该第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段的频率范围为824-894MHz。其中,

其中,在图5a中,横坐标表示频率,单位为GHz,纵坐标表示S11和S12的幅度值,单位为dB。S11、S12分别属于S参数中的一种。S11表示输入反射系数,也就是输入回波损耗,此参数表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的发射效率好不好,值越大,表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600本身反射回来的能量越大,这样天线的效率就越差。S12为反向传输系数,也就是隔离度,S12的幅度值越大,隔离度越高,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的辐射效率越高。

图5a中的“S1,1-本申请”表示本申请的天线系统100所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的输入回波损耗(即S11);“S1,1-参考设计1”表示第一种参考设计的天线系统100所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的输入回波损耗(即S11);“S1,1-参考设计2”表示第二种参考设计的天线系统100所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的输入回波损耗(即S11);“S1,1-参考设计3”表示第三种参考设计的天线系统100所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的输入回波损耗(即S11)。

“S1,2-本申请”表示本申请的天线系统100所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度(即S12);“S1,2-参考设计1”表示第一种参考设计的天线系统100所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度(即S12);“S1,2-参考设计2”表示第二种参考设计的天线系统100所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度(即S12);“S1,2-参考设计3”表示第三种参考设计的天线系统100所测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度(即S12)。

在图5b中,横坐标表示频率,单位为GHz,纵坐标表示ECC(包络相关性系数)的幅度值。包络相关性系数越小,表示天线的分集增益越高,信噪比和通信质量越高。“ECC-本申请”表示本申请的天线系统100中第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的包络相关性系数。“ECC-参考设计1”表示第一种参考设计的天线系统100中第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的包络相关性系数。“ECC-参考设计2”表示第二种参考设计的天线系统100中第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的包络相关性系数。“ECC-参考设计3”表示第三种参考设计的天线系统100中第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的包络相关性系数。

图5a和图5b所示的曲线图是通过三维电磁场仿真软件CST测试图2a和图2b所示的本申请的天线系统100以及图4a-图4c所示的三种参考设计的天线系统100在天线地板200处于折叠状态时的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的S参数和ECC获取的。

获取图5a和图5b所示的曲线图的仿真条件如下表2所示:

表2

其中,因第二天线500和第一天线300对称设置,且第一天线300的第一枝节406和第二天线500的第二枝节606重叠,在上表2中仅示出第一天线300的相关参数值。

从图5a可知,天线地板200处于折叠状态时,在本申请以及三种参考设计所提出的天线系统100,图2a和图2b所示的本申请的天线系统100中第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度(即S12)最高,在工作频段的频率范围824-894MHz内的最小值依然在15dB左右。然而,图4a-图4c所示的三种参考设计的中第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度较低,在工作频段的频率范围824-894MHz内的最小值只有10dB左右。其中,当天线地板200处于折叠状态时在1GHz附近的谐振来自合盖腔体杂波。

从图5b可知,天线地板200处于折叠状态时,在本申请以及三种参考设计所提出的天线系统100,图2a和图2b所示的本申请的天线系统100中第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的包络相关性系数(即ECC)最低,在工作频段的频率范围824-894MHz内可达0.2以下。然而,图4a-图4c所示的三种参考设计的中第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的包络相关性系数(即ECC)相对较高,在工作频段的频率范围824-894MHz内高达0.4~0.5。

从上可知,本申请通过在第一天线300的第一天线辐射体400的适当位置通过第一接地电容420连接至第一天线地板部分210,且设置第一枝节406,同时,在第二天线500的第二天线辐射体600的适当位置通过第二接地电容620连接至第二天线地板部分220,且设置第二枝节606,使得在第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互折叠时,即使第一天线辐射体400和第二天线辐射体600相互靠近甚至部分重叠的情况下,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间仍然具有较高的隔离度和较低的包络相关性系数(即ECC),从而第一天线辐射体400和第二天线辐射体600在天线地板200处于折叠状态下仍然可以正常工作。也就是说,本申请相对于三种参考设计的天线系统100可以极大地改善折叠态天线对的隔离度和包络相关性系数(即ECC)。

以下结合图6a-图8以第一天线300为例来详细说明本申请天线系统100的工作机理。本领域技术人员可以理解,针对第二天线500也可采用与第一天线300同样的分析手段。

图6a为本申请一实施例的天线系统100的部分结构示意图,其中,仅保留第一天线300,且该天线地板200处于展开状态。也就是说,该图在图2a所示的天线系统100的基础上去掉第二天线500。

图6b为第一种参考设计的天线系统100的部分结构示意图,其中,仅保留第一天线300,且该天线地板200处于展开状态。也就是说,该图在图4a所示的天线系统100的基础上去掉第二天线500。

图6c为第二种参考设计的天线系统100的部分结构示意图,其中,仅保留第一天线300,且该天线地板200处于展开状态。也就是说,该图在图4b所示的天线系统100的基础上去掉第二天线500。

图7a-图7c分别为图6a-图6c中的本申请、第一种参考设计和第二种参考设计的天线系统100的第一天线辐射体400在相同工作频率下的天线地板200上的电流分布示意图。其中,第一天线辐射体400的工作频率为870MHz(即0.87GHz)。该些图中仅示出了第一天线辐射体400在第一天线地板部分210上的电流分布。该电流分布示意图是通过三维电磁场仿真软件CST仿真而成。

在图7a-图7c中,箭头所指的方向表示该处电流的流向,箭头的粗细以及长短表示电流强度的大小。且图中的不同灰度表示不同的电流强度。需要说明的是,通过三维电磁场仿真软件CST仿真的电流分布图实际为彩图,不同的颜色表示不同的电流强度,在目前的图中无法体现,也就是说,图7a-图7c中相同灰度的不同区域的电流强度并不一定相同。

如图7a-图7c所示,针对第一天线地板部分210的左半部分,沿箭头的方向上,电流强度逐渐减小,在实线框(即第一天线地板部分210的左上角附近)内的电流强度最大,在第一天线地板部分210的底部的电流强度最小。

由图7a-图7c可知,第一种参考设计和第二种参考设计的天线系统100中,均有较强的电流流到虚线框(即第一天线地板部分210的右上角)内,从而导致在折叠状态下第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间具有较低的隔离度和较高的包络相关性系数(ECC)。对于本申请提出的天线方案,虚线框(即第一天线地板部分210的右上角)内的电流较弱,因此在折叠状态下第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间具有较高的隔离度和较低的包络相关性系数(ECC)。

另外,在本申请以及两种参考设计的天线系统100中,实线框(即第一天线地板部分210的左上角附近)内的电流强度最大。其中,在本申请的天线系统100中,电流的最大值为39.43dB。在第一种参考设计的天线系统100中,电流的最大值为33.64dB。在第二种参考设计的天线系统100中,电流的最大值为34.69dB。

为了进一步说明本申请的工作机理,图8示出了图6a中的天线系统100的第一天线辐射体400在天线地板上的等效电流分布示意图。

从图8可知,当第一天线辐射体400正常工作,第一馈源440馈电时,电流会沿着第一天线辐射体400流动,到达第一连接点404时会分成两路,一路电流是沿着第一接地电容420向天线地板200流动,另一路电流继续沿着第一天线辐射体400在第一枝节406上向右移动。其中,通过第一接地电容420下地的电流会向天线地板200的左边和右边流动,该向天线地板200左边流动的地板电流用A11表示,该向天线地板200右边流动的地板电流用A12表示。在第一枝节406上向右移动的电流,由于电磁场边界条件,其也会在天线地板200上引起向左边流动的电流,该向左边流动的地板电流用A2表示。当地板电流A12和地板电流A2等幅反向时,很少的地板电流会向右边流动,即天线地板200右侧电流会很少,从而可以使折叠状态下第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间具有较高的隔离度和和较低的包络相关性系数(ECC)。

本领域技术人员可以理解,第二天线辐射体600在第二天线地板部分220上的等效电流分布的工作机理与第一天线辐射体400在第一天线地板部分210上的等效电流分布的工作机理相同。

也就是说,在本申请中,第一天线辐射体400在第一天线地板部分210上的电流分布以及第二天线辐射体600在第二天线地板部分220上的电流分布具体可以为,参见图2a、图2b以及图8,第一天线辐射体400通过第一接地电容420的电流在第一天线地板部分210形成朝向第一方向流动(即图8中朝向左边流动)的第一地板电流A11和朝向第二方向流动(即图8中朝向右边流动)的第二地板电流A12,第一方向和第二方向相反。第一枝节406上流动的电流在第一天线地板部分210形成朝向第一方向流动(即图8中朝向左边流动)的第三地板电流A2,第二地板电流A12和第三地板电流A2的幅度大致相等。第二天线辐射体600通过第二接地电容620的电流在第二天线地板部分220形成朝向第一方向(即图8中朝向左边流动)流动的第四地板电流(图中未示出)和朝向第二方向流动(即图8中朝向右边流动)的第五地板电流(图中未示出),第二枝节606上流动的电流在第二天线地板部分220形成朝向第二方向流动(即图8中朝向右边流动)的第六地板电流(图中未示出),第四地板电流和第六地板电流的幅度大致相等。

请参见图9,图9为本申请另一实施例的天线系统100的结构示意图,其中,天线地板200处于展开状态。如图9所示,该实施例的天线系统100的结构基本与上述实施例所提供的天线系统100的结构相同,其不同之处在于,第一天线300还包括第一开关700,第一开关700连接于第一天线辐射体400与第一天线地板部分210之间,通过第一开关700的切换使得第一天线辐射体400工作在不同的子频段。

在本实施方式中,位于第一天线馈电点与第一天线辐射体400的第一端412之间的第一天线辐射体400部分为第一延伸段,第一开关700连接于第一延伸段与第一天线地板部分210之间。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一开关700也可以设置在第一天线辐射体400的其它适当位置。

进一步地,第二天线500还包括第二开关800,第二开关800连接于第二天线辐射体600与第二天线地板部分220之间,通过第二开关800的切换使得第二天线辐射体600工作在不同的子频段。

在本实施方式中,位于第二天线馈电点602与第二天线辐射体600的第一端612之间的第二天线辐射体部分为第二延伸段,第二开关800连接于第二延伸段与第二天线地板部分220之间。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第二开关800也可以设置在第二天线辐射体600的其它适当位置。

具体地,第一开关700和第二开关800均采用单刀多掷开关,使得第一开关700对应第一天线辐射体400工作的多个子频段,以及第二开关800对应第二天线辐射体600工作的多个子频段。在本实施方式中,第一开关700和第二开关800均采用单刀四掷开关。本领域技术人员可以理解的是,在可替代的其它实施方式中,第一开关和第二开关也可以采用采用多刀多掷开关。

在本实施方式中,在第一开关700与第一天线辐射体400连接的其中两路上均设置有第一电容720,在另外两路上均设置有第一电感740。当第一开关700切向设置第一电感740时,第一天线辐射体400的工作频段向高频移动。当第一开关700切向设置第一电容720时,第一天线辐射体400的工作频段向低频移动。

并且,当第一开关700切向不同电感值的第一电感740时,第一天线辐射体400的工作频段也会有所移动。当第一开关700切向不同电容值的第一电容720时,第一天线辐射体400的工作频段也会有所移动。

需要说明的是,在使用时,可以根据实际的需要设置第一电感740和第一电容720的位置以及数量,并且也可以设置合适电感值的第一电感740和合适电容值的第一电容720。

在第二开关800与第二天线辐射体600连接的其中两路上均设置有第二电容820,在另外两路上均设置有第二电感840。当第二开关800切向设置第二电感840时,第二天线辐射体600的工作频段向高频移动。当第二开关800切向设置第二电容820时,第二天线辐射体600的工作频段向低频移动。

并且,当第二开关800切向不同电感值的第二电感840时,第二天线辐射体600的工作频段也会有所移动。当第二开关800切向不同电容值的第二电容820时,第二天线辐射体600的工作频段也会有所移动。

需要说明的是,在使用时,可以根据实际的需要设置第二电感840和第二电容820的位置以及数量,并且也可以设置合适电感值的第二电感840和合适电容值的第二电容820。

进一步地,第一天线辐射体400工作的多个子频段和第二天线辐射体600工作的多个子频段均包括第一子频段、第二子频段、第三子频段和第四子频段。第一子频段的频率范围为704-788MHz。第二子频段的频率范围为791-860MHz。第三子频段的频率范围为824-894MHz。第四子频段的频率范围为880-960MHz。

在本实施方式中,当第一开关700和第二开关800分别切向其中一个第一电容720和其中一个第二电容820时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段切换为第一子频段。当第一开关700和第二开关800分别切向另一个第一电容720和另一个第二电容820时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段切换为第二子频段。当第一开关700和第二开关800全断开时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段切换为第三子频段。当第一开关700和第二开关800分别切向第一电感740和第二电感840时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段切换为第四子频段。本领域技术人员可以理解,在此仅为举例说明,工作频段的切换方式并不局限于此。

如图9所示,第一接地电容420和第二接地电容620均为可调电容器,通过调节第一接地电容420和第二接地电容620的电容值,调节第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的隔离度和包络相关系数。当天线工作在不同的频段时,为了实现最佳的隔离度和包络相关性系数(ECC),第一接地电容420和第二接地电容620也工作在相应的电容值。

以下结合图10a-图10b对本实施例所提供的天线系统100的性能做具体地说明。

图10a为本申请本实施例的天线系统100(图9所示的天线系统100)在天线地板200处于折叠状态时测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600在工作的三个子频段的S参数性能仿真曲线图。图10b为本申请本实施例的天线系统100(图9所示的天线系统100)在天线地板200处于折叠状态时测量的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600在工作的三个子频段的ECC(包络相关性系数)参数性能仿真曲线图。

图中的B28表示第一子频段,该第一子频段的频率范围为704-788MHz。图中的B5表示第三子频段,该第三子频段的频率范围为824-894MHz。图中的B8表示第四子频段,该第四子频段的频率范围为880-960MHz。

本领域技术人员可以理解的是,第二子频段B20的频率范围为791-860MHz,其与第三子频段的频率范围有部分重叠,且其余不重叠部分也比较接近,当第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段切换为第二子频段时,其S参数曲线和ECC曲线与第三子频段的S参数曲线和ECC曲线较为接近。

在图10a中,横坐标表示频率,单位为GHz,纵坐标表示S11和S12的幅度值,单位为dB。S11、S12分别属于S参数中的一种。S11表示输入反射系数,也就是输入回波损耗。S12为反向传输系数,也就是隔离度。

图10a中的“S1,1-B5”表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第三子频段时测得的输入回波损耗(即S11);“S1,1-B8”表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第四子频段时测得的输入回波损耗(即S11);“S1,1-B28”表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第一子频段时测得的输入回波损耗(即S11)。

“S1,2-B5”表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第三子频段时测得的隔离度(即S12);“S1,2-B8”表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第四子频段时测得的隔离度(即S12);“S1,2-B28”表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第一子频段时测得的隔离度(即S12)。

在图10b中,横坐标表示频率,单位为GHz,纵坐标表示ECC(包络相关性系数)的幅度值。包络相关性系数越小,表示天线的分集增益越高,信噪比和通信质量越高。“ECC-B5”表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第三子频段时测得的包络相关性系数。“ECC-B8”表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第四子频段时测得的包络相关性系数。“ECC-B28”表示第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第一子频段时测得的包络相关性系数。

图10a和图10b所示的曲线图是通过三维电磁场仿真软件CST测试图9所示的天线系统100在折叠状态时的第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的S参数和ECC获取的。

获取图10a和图10b所示的曲线图的仿真条件如下表3所示:图中的B28表示第一子频段,该第一子频段的频率范围为704-788MHz。图中的B5表示第三子频段,该第三子频段的频率范围为824-894MHz。图中的B8表示第四子频段,该第四子频段的频率范围为880-960MHz。

表3

其中,因第二天线500和第一天线300对称设置,且第一天线300的第一枝节406和第二天线500的第二枝节606重叠,在上表3中仅示出第一天线300的相关参数值。

从图10a可知,当第一天线辐射体400和第二天线辐射体600切换成不同的工作频段时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度会发生一定的变化,但其最小值依然在15dB左右,从而第一天线辐射体400和第二天线辐射体600在折叠状态下切换成不同的工作频段仍然可以正常工作。其中,当天线地板200处于折叠状态时在1GHz附近的谐振来自合盖腔体杂波。

具体为,当第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第一子频段B28,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度在工作频段的频率范围704-788MHz内的最小值依然在16dB。当第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第三子频段B5,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度在工作频段的频率范围824-894MHz内的最小值依然在14dB。当第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第四子频段B8,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的隔离度在工作频段的频率范围880-960MHz内的最小值依然在13dB。

从图10b可知,当第一天线辐射体400和第二天线辐射体600切换成不同的工作频段时,在工作频段范围内,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的包络相关性系数(即ECC)均低于0.4。

具体为,当第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第一子频段B28,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的包络相关性系数在工作频段的频率范围704-788MHz内低于0.2。当第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第三子频段B5,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的包络相关性系数在工作频段的频率范围824-894MHz内低于0.2。当第一天线辐射体400和第二天线辐射体600的工作频段为第四子频段B8,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间的包络相关性系数在工作频段的频率范围880-960MHz内低于0.4。

总的来说,本申请的可折叠电子设备通过在第一天线辐射体400的适当位置通过第一接地电容420连接至第一天线地板部分210,且设置第一枝节406,同时,在第二天线辐射体600的适当位置通过第二接地电容620连接至第二天线地板部分220,且设置第二枝节606,使得天线对:在第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互展开时,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600独立工作;在第一天线地板部分210和第二天线地板部分220相互折叠时,即使第一天线辐射体400和第二天线辐射体600相互靠近甚至部分重叠(比如,第一枝节406和第二枝节606部分重叠情况下)的情况下,第一天线辐射体400和第二天线辐射体600之间仍然具有较高的隔离度和较低的包络相关性系数(即ECC),从而第一天线辐射体400和第二天线辐射体600在天线地板200处于折叠状态下仍然可以正常工作,即在折叠状态下仍然有两个天线正常工作,具有与展开状态相同的天线工作数量。并且,可以通过开关切换在不同频段工作,从而实现折叠状态下各个频段均具有类似展开状态的性能。

显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

相关技术
  • 可折叠电子设备和在可折叠电子设备中显示信息的方法
  • 用于可折叠电子设备的支撑杆组件及包括所述支撑杆组件的可折叠电子设备
技术分类

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